CN106624440B - 铜铝焊接用的药芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种铜铝焊接用的药芯焊丝，药芯焊丝材料中化学成分及重量百分比为：银1.8～3.2％、硅锰合金5～16％、氧化铋0.6～1.4％、氧化钛2～4％、镍1.2～2.4％、石墨1～3％、四氟化铈0.6～1.8％，余量为锌。该药芯焊丝具有润湿性和渗透能力好，焊接后气密性好、拉力强度高的特点。

Description

铜铝焊接用的药芯焊丝
技术领域
本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种铜铝焊接用的药芯焊丝。
背景技术
近年来，以空调、冰箱等为代表的家用电器需求量逐渐上升，阀门管件和压缩机管路的钎焊材料需求量也越来越大。BAg25CuZnSn银钎料广泛应用于空调、制冷等行业中铜与铜合金、铜与邦迪管的焊接，各项性能指标达到较高水平。但该银钎料需用贵金属白银25％左右，随着原材料价格的越来越高，迫使用于制冷、机械、机电、电器、仪器仪表、阀门管件等行业钎焊的生产厂家不得不寻求性能不变，价格更低的钎焊材料。
铜与铜的焊接很容易实现，铜的氧化膜也较容易除去。铜铝复合管的焊接常常会遇到铜铝的焊接，近年来在此领域的焊接经常遇见许多的焊接问题。首要的问题是铝的化学性质，铝常温下金属表面会有一层致密难熔的Al2O3的氧化层，焊接时如不能够及时除去此氧化层，焊后便会产生气孔、皱皮、断裂、拉力强度低等缺陷。如今市售的KF-AlF3钎剂和CsF-AlF3钎剂已经能够解决去除氧化层而达到焊接的能力。
无论是空调、制冷行业或者是热交换器，对焊接后的要求非常高。焊接后的接头所面临的环境也相对恶劣，高温、低温、高压和耐老化能力无疑是对焊接头的重大考验。但是，纯粹的Zn—Al药芯焊丝配合此钎剂并不能够满足焊接后的要求，主要是焊后的拉力强度、气密性和抗老化性能，焊料熔点偏低，润湿性和渗透能力都相对较差。近年来，德国、美国、韩国相继开发了一些新型的Zn—Al药芯焊丝，并进入中国市场，但是并未受到用户的普遍欢迎，其中的原因，一方面除了价格昂贵之外，主要是技术上仍有许多不足。其中，主要缺点就是：(1)钎料熔点偏低，一般只有380-420℃；(2)润湿性和渗透性较差。
发明内容
本发明提出一种铜铝焊接用的药芯焊丝，该药芯焊丝具有润湿性和渗透能力好，焊接后气密性好、拉力强度高的特点。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种铜铝焊接用的药芯焊丝，药芯焊丝材料中化学成分及重量百分比为：
银1.8～3.2％、硅锰合金5～16％、氧化铋0.6～1.4％、氧化钛2～4％、镍1.2～2.4％、石墨1～3％、四氟化铈0.6～1.8％，余量为锌。
进一步，药芯焊丝材料中化学成分及重量百分比为：
银2～3.2％、硅锰合金6～14％、氧化铋0.8～1.4％、氧化钛2～4％、镍1.2～2.2％、石墨1～3％、四氟化铈0.8～1.8％，余量为锌。
进一步，药芯焊丝材料中化学成分及重量百分比为：
银2.6％、硅锰合金10％、氧化铋1％、氧化钛3％、石墨2％四氟化铈1.3％，余量为锌。
进一步，药芯焊丝材料中化学成分及重量百分比为：
银1.8％、硅锰合金15％、氧化铋1.4％、氧化钛4％、镍1.2％、石墨1％、四氟化铈1.8％，余量为锌。
进一步，药芯焊丝材料中化学成分及重量百分比为：
银3.2％、硅锰合金6％、氧化铋0.6％、氧化钛2％、镍2.4％、石墨3％、四氟化铈0.8％，余量为锌。
本发明的铜铝焊接用的药芯焊丝在现有的Zn-Al合金结构中，添加硅锰合金、氧化铋、氧化钛、石墨与四氟化铈，从而使得铜铝合金在焊接后气密性、拉力强度、润湿性和渗透能力，耐腐蚀性能综合性能得到全面提升。
氧化钛和铝镁粉主要起到先期脱氧的作用，以避免气孔等缺陷的产生。
氧化铋可细化晶粒，提高低温冲击韧性，在与石墨同时加入时具有显著的提高冲击韧性作用，而且可改善焊接熔池表面张力，改善焊缝的成型。
石墨：脱氧，向熔池中提供C元素。
四氟化铈起到净化晶界、细化晶粒的作用，有益于消除结晶裂纹、提高焊缝金属的力学强度和韧性。
本发明的有益效果：
本发明通过都焊丝化学成分的合理设计，使得焊丝具有较好的润湿性和渗透能力，熔点温度为450～470℃，优良的拔拉性能，流动性好、焊接强度高、焊后气密性好、焊后无腐蚀的特点，广泛用于空调、冰箱、汽车和制冷行业中热交换器或散热器的铜铝焊接中。
具体实施方式
实施例1
药芯焊丝材料中化学成分及重量百分比为：
银2.6％、硅锰合金10％、氧化铋1％、氧化钛3％、石墨2％四氟化铈1.3％，余量为锌。
此合金配合市售的KF-AlF3钎剂和CsF-AlF3钎剂，通过成型机、拉丝、绕丝程序制得成品药芯焊丝。
实施例2
药芯焊丝材料中化学成分及重量百分比为：
银1.8％、硅锰合金15％、氧化铋1.4％、氧化钛4％、镍1.2％、石墨1％、四氟化铈1.8％，余量为锌。
此合金配合市售的KF-AlF3钎剂和CsF-AlF3钎剂，通过成型机、拉丝、绕丝程序制得成品药芯焊丝。
实施例3
药芯焊丝材料中化学成分及重量百分比为：
银3.2％、硅锰合金6％、氧化铋0.6％、氧化钛2％、镍2.4％、石墨3％、四氟化铈0.8％，余量为锌。
此合金配合市售的KF-AlF3钎剂和CsF-AlF3钎剂，通过成型机、拉丝、绕丝程序制得成品药芯焊丝。
实施例4
药芯焊丝材料中化学成分及重量百分比为：
银2.4％、硅锰合金16％、氧化铋1.2％、氧化钛4％、镍1.6％、石墨2％、四氟化铈0.6％，余量为锌。
此合金配合市售的KF-AlF3钎剂和CsF-AlF3钎剂，通过成型机、拉丝、绕丝程序制得成品药芯焊丝。
实施例5
将实施例1-4用于铜铝焊接，对焊接好的接头物理性能做测试，其中焊缝的抗拉强度测试为取以焊缝为中点，长为10mm焊接后的试验管，放置于拉力测试机上进行接头抗拉实验，实验条件为大于120MPa；焊缝气密性测试取为分别带有4组弯管焊接头的空调热交换机进行焊接，焊接后分别充入大于40MPa的氮气，放入水中于大于30秒钟进行气密性测试；焊缝爆破压力测试是取以焊缝为中点，长为10mm焊接后的试验管，放置于静压、爆破试验台上进行接头爆破实验，压力大于185MPa；弯曲度测试为，180°弯曲度的情况下，检测接头的弯曲性能。实验结果见表1。
表1实施例1-4铜铝焊接用的药芯焊丝性能测试结果
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种铜铝焊接用的药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝材料中化学成分及重量百分比为：
银1.8～3.2％、硅锰合金5～16％、氧化铋0.6～1.4％、氧化钛2～4％、镍1.2～2.4％、石墨1～3％、四氟化铈0.6～1.8％，余量为锌。
2.根据权利要求1所述的铜铝焊接用的药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝材料中化学成分及重量百分比为：
银2～3.2％、硅锰合金6～14％、氧化铋0.8～1.4％、氧化钛2～4％、镍1.2～2.2％、石墨1～3％、四氟化铈0.8～1.8％，余量为锌。
3.根据权利要求2所述的铜铝焊接用的药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝材料中化学成分及重量百分比为：
银2.6％、硅锰合金10％、氧化铋1％、氧化钛3％、镍1.8％、石墨2％、四氟化铈1.3％，余量为锌。
4.根据权利要求1所述的铜铝焊接用的药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝材料中化学成分及重量百分比为：
银1.8％、硅锰合金15％、氧化铋1.4％、氧化钛4％、镍1.2％、石墨1％、四氟化铈1.8％，余量为锌。
5.根据权利要求1所述的铜铝焊接用的药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝材料中化学成分及重量百分比为：
银3.2％、硅锰合金6％、氧化铋0.6％、氧化钛2％、镍2.4％、石墨3％、四氟化铈0.8％，余量为锌。
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